博 士 （ 農 学 ） 宮 久 史
学 位 論 文 題 名
北海道北部の針広混交林における択伐施業に対する 下層木の応答に関する研究
学位論文内容の要旨
近年、持続可能な生産活動が望まれるなか、木材の収穫と生態系プ口セスの保全を両立させた 森林管理技術の確立が急務となっている。その中で、先進諸国を中心に、環境への影響が小さい 非皆伐施業が導入されている。我が国の非皆伐施業は、一部の地域で伝統的に実施されてきた。
とくに北海道の天然生針広混交林では、明治の開拓期以降、択伐施業が広く採用されてきた。択 伐施業を持続的に行なうには、森林の構造・組成を維持することが重要である。択伐施業の影響 に関する既存研究の多くは、林分レベルでの下層木の減少、樹種構成の変化を明らかにしてきた。
しかし、択伐林の構造は高い空間的な不均質性を持っため、伐採が下層木に与える影響を評価す るには個体レベルでの解析が欠かせない。そこで本研究では、択伐施業下における伐採が、天然 生針広混交林を構成する複数の樹種の下層木個体群に与える影響を、個体の生育段階を考慮しな がら明らかにすることを目的とした。具体的には、伐採（またはそれに伴う林冠ギャップ形成）
が下層木の空間分布、幹の成長、個体群動態（新規定着、成長率、死亡率）に与える影響を、個 体レベルでの観測によって明らかにする。そのうえで、下層木の本数密度や樹種構成を維持する こと に焦点 をあてな がら、 持続可能 な択伐 施業を実 施するだ めの施 業指針を 提示す る。
北海道大学中川研究林内の天然生針広混交林に設定された照査法試験地で研究を行なった。試 験地は1967年に設定され、10区画の伐採（択伐）小班と1区画の対照小班、2区画の予備区に よっ て構成さ れている （合計134ha)。各小班では、ほぼ10年おきに胸高直径(DBH) 12.5cm 以上の全個体を対象に胸高直径(5cm括約）が計測されている。また6‑10小班、対照小班では、
個体の立木位置測量が実施されている。とくに、8小班（面積6.7ha)では、伐根や枯死木につ いても位置測量が実施され、過去の立木位置が把握されている。各小班においては現在までに4 回の調査、伐採が実施されている。過去10年間の材積成長量の推定値から．適用された伐採率は、
8‑28％（胸高断面積比）の範囲であった。なお、本研究では対象とする下層木を、生育段階で次 の3つ に 区 分 して 調 査 、解 析 を行な った。(1)若木(12.5cm<DBHく17.5cm)、(2)幼樹 （樹 高 ≧2m、 DBHく12.5cm)、(3)稚 樹 （ 樹 高 く2m、 た だ し 当 年 生 実 生 は 除 く ） 。 まず、森林を構成する主要な11樹種について、比較的生育段階の進んだ若木の空間分布に対 して、林冠状態が与える影響を時空間的に明らかにした。照査法試験地6‑10小班の中で成熟し た林 分（合計38ha)を対象に、林冠の状態を空中写真と航空機レーザー測量から2m解像度の グリッド単位で把握し、平均樹高の約1/2にあたる高さ12.5mを閾値として各グリッドを「林冠」
と「林冠ギャップ」に分類した。また、それらの境界から林冠側、ギャップ側にそれぞれ4mの 範囲を「林冠エッジ」、「ギャップェッジ」と定義した。さらに、過去20年間に各グリッドが林
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冠下であった年数を空中写真から推定し、林冠状態の時間的変化を表す指標とした。これらの情 報と、現地計測で得られた若木の位置を重ね合わせ、樹種ごとの空間分布特性を検討したところ、
林冠の状態とその変化が及ぼす影響は樹種によって大きく異なることが分かった。全体的に若木 の分布はェッジ付近に多く、トドマツ、シナノキ、ホオノキ、ミズナラ、ダケカンパの5樹種は エッジに偏って出現していた。一方で、ギャップ下に偏ったのはハリギリ、林冠下に偏ったのは ニレ類、アズキナシのみであった。林冠状態の時間的変化の影響をみると、トドマツおよびミズ ナラ、ダケカンバ、ハリギりは、過去に林冠下であった年数が短い環境に多く分布していた。一 方、二レ類、アズキナシは、長期間林冠下の状態におかれた箇所により多く分布していた。これ らの結果は、若木の生育環境として、伐採によって生じる林冠ギャップのェッジ、あるいは林冠 下がとくに重要であり、大きなギャップの形成はむしろ不利に働く可能性が高いことを示してい た。
次に、年輪解析によって若木の樹齢を把握したうえで、伐採が個体の直径成長率に与える影響 を明らかにした。ここでは、主要な4樹種〈トドマツ、イタヤカェデ、ミズナラ、ダケカンバ）
を対象に 、照査法 試験地8小班 におい て、1994年‑ 2003年の期間 内にDBHが12.5cmに達 し た合計143個体か ら、成 長錐を用 いてサンプルを採取し解析を行なった。DBHが12.5cmに達 するまでの平均年数はトドマツで65年（範囲：33‑125年）、イタヤカェデで60年(42‑83年）、
ミズナラで50年(22‑63年）、最も成長の早いダケカンパでも40年程度(21‑ 58年）を要してい た。周囲での伐採は、イタヤカエデを除く3樹種の直径成長率へ正の効果を与えていた。このう ち、トドマツでは、正の効果は個体サイズが大きしゝ段階でより顕著であった。また、伐採後、成 長率が最大に達するにはミズナラで5年、トドマツ、ダケカンバでは10年程度が必要であるこ とが示された。
最後に、伐採を挾んだ5年間（伐採後4年間）での下層木の新規定着、成長、死亡に影響を与 える要因 を、生育段階別に明らかにした。照査法試験地8小班内に20m間隔で124点の調査地 点を設定し、すべての高木性樹種の下層木を対象に追跡調査を行なった。稚樹については樹高を、
幼樹につ いてはDBHを測定した。稚樹・幼樹の伐採前の密度は5462本/ha、1829本/haであっ たが、伐採後4年目までの生残率は31％、52％であり、伐採が高い死亡率をもたらした可能性が 示唆された。実際、局所的な伐採率や残存樹木量の効果を解析した結果は、伐採が稚樹の成長や 生残に負の影響を及ぼすことを示していた。全体的には、周囲での伐採が与える負の効果は、相 対的に小さな個体で顕著であり、また周囲の樹木量が少ない場合に顕著であった。また、個体サ イズは成長・生残に概ね正の効果、周囲の樹木量は、稚樹の新規定着への影響も含めて、正の効 果を与えていることが明らかになった。
全体的な下層木密度の低さや、伐採による負の影響をあわせて考慮すると、北海道北部の針広 混交林での択伐施業においては、下層木の状態に最大限留意することが重要である。とりわけ下 層木の減少傾向が顕著であった針葉樹、耐陰性の高い広葉樹への配慮が必要である。伐採による 稚樹・幼樹への負の影響は、伐採や集材時の物理的損傷によるものと、伐採にともなう急激な環 境変化によるものとが考えられる。前者に対しては、作業上の不備の改善、後者に対しては伐採 率や周囲の樹木量の調整によって下層木への負の影響を軽減させることが必要である。一方で、
後者については、北海道北部の天然林の多くが、過去の過伐によルギャップ率が極めて高い状態 にある。この条件下では、まず林冠被覆率を回復させ、長期的には、伐採に対する下層木の応答 の改善にっながる条件を林内に増やし、それに対応した伐採を適用することが重要である。具体 的には、まず伐採によって生じるギャップを可能な限り小面積に抑えるよう配慮すべきである。
本研究で示した下層木の生残率の結果から、胸高断面積合計で概ね0.5rri2/100m2以上の樹木を残 ―93ー
存させることが有効であると考えられた。伐採木の配置についてみると、針葉樹（トドマツ）に 対しては、林冠下のエッジ箇所を増やす必要がある。一方、若木の本数が減少していた耐陰性の 高 い 広 葉 樹 に 対 し て は 、 伐 採 を 実 施 し な い 箇 所 を 設 け る必 要が ある と考 えら れた 。
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学位論文 審査の要旨 主査
副査 副査 副査
教 授 教 授 准教授 講 師
中 村 太 士 矢 島 崇 吉 田 俊 也 森 本 淳 子
学 位 論 文 題 名
北海道北部の針広混交林 における択伐施業に対する 下層木の応答に関する研究
本 論 文 は 、 図13、 表12含 む 総 頁 数64の 和 文 論 文 で あ り 、 他 に 参 考 論 文2編 が 添 え ら れ て い る 。
木 材 生 産 と 生 態 系 の 保 全 を 両 立 さ せ る 森 林 管 理 技 術 と し て 、 注 目 さ れ て い る 択 伐 施 業 を 持 続 的 に 行 う た め に は 、 森 林 の 構 造 ・ 組 成 の 維 持 が 重 要 で あ る 。 北 海 道 の 天 然 生 針 広 混 交 林 に お け る 択 伐 施 業 に 関 す る 既 存 研 究 の 多 く は 、 林 分 レ ベ ル で の 下 層 木 の 減 少 、 樹 種 構 成 の 変 化 を 明 ら か に し て い る も の の 、 択 伐 林 の 構 造 は 高 い 空 間 的 な 不 均 質 性 を 持 っ た め 、 伐 採 が 下 層 木 に 与 え る 影 響 を 評 価 す る に は 個 体 レ ベ ル で の 解 析 が 不 可 欠 で あ る 。 本 研 究 で は 、 天 然 生 針 広 混 交 林 を 構 成 す る 複 数 の 樹 種 の 下 層 木 個 体 群 に 与 え る 伐 採 の 影 響 を 、 個 体 の 生 育 状 況 ご と に 明 ら か に す る こ と を 目 的 と し て い る 。 そ の う え で 、 下 層 木 の 本 数 密 度 や 樹 種 構 成 を 維 持 す る こ と に 焦 点 を あ て な が ら 、 持 続 可 能 な 択 伐 施 業 を 実 施 す る た め の 施 業 指 針 が 提 示 さ れ た 。
北 海 道 大 学 中 川 研 究 林 内 の 天 然 生 針 広 混 交 林 に 設 定 さ れ た 照 査 法 試 験 地 に お い て 本 研 究 は 実 施 さ れ た 。 試 験 地 は1967年 に 設 定 さ れ 、10区 画 の 伐 採 小 班 と1 区 画 の 対 照 小 班 、2区 画 の 予 備 区 の 合 計13 4haに よ っ て 構 成 さ れ て い る 。 各 小 班 で は 、 ほ ぼ10年 お き に 胸 高 直 径(DBH) 12.5cm以 上 の 全 個 体 を 対 象 に 胸 高 直 径 が 計 測 さ れ 、 そ の 後 、 伐 採 率8―28％ 程 度 の 択 伐 が 実 施 さ れ て い る 。 ま た6−10 小 班 、 対 照 小 班 で は 、 個 体 の 立 木 位 置 測 量 が 実 施 さ れ た 。 と く に8小 班 （ 面 積 6． 7ha)で は 、 伐 根 や 枯 死 木 に つ い て も 立 木 位 置 が 把 握 さ れ て い る 。 本 研 究 で は 対 象 と す る 下 層 木 を 、 生 育 段 階 に 応 じ て （1） 若 木(DBH12. 5cm以 上 か つ 、17. 5cm 未 満 ） 、 （2） 幼 樹 （ 樹 高2m以 上 か つ 、DBH12. 5cm未 満 ） 、 （3） 稚 樹 （ 樹 高2m未 満 、 た だ し 当 年 生 実 生 は 除 く ） に 区 分 し 、 調 査 、 解 析 を 実 施 し て い る 。 ま ず 、 森 林 を 構 成 す る 主 要 な11樹 種 の 若 木 の 空 間 分 布 に 、 林 冠 が 与 え る 影 響
